[發明專利]甲醇的生產方法和體系

有效

• 申請號: 201210046622.9
• 申請日: 2007-01-19
• 公開（公告）號: CN102617282A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: L·D·法拉雷
• 申請（專利權）人: 星化學技術公司
• 主分類號: C07C31/04
• 分類號: C07C31/04;C07C29/151
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳季壯

本申請是申請號：200780019927.8；申請日：2007年1月19日：發明名稱“甲醇的生產方法和體系”的分案申請。

相關申請的交叉參考

本申請要求2006年5月30日提交的美國臨時申請No.60/809260的優先權，在此為了所有目的，通過參考將其引入。

發明背景

1.發明領域

本發明涉及生產甲醇的方法與體系。更具體地，本發明包括由結合含惰性物質，主要氮氣和富含氫氣的氣體物流的合成氣，和隨后轉化該富含氫氣的合成氣物流成甲醇，或其他烴化學品，從而生產甲醇的方法和體系。甚至更具體地，本發明涉及能在航海船只以及陸地上安裝并操作的這種方法與體系。

2.相關現有技術的說明

甲醇合成的研究始于二十世紀初并在二十世紀二十年代中期實現商業化。用于甲醇合成的反應物是H₂、CO和CO₂，這一混合物被稱為“合成氣體”或“合成氣”。當化學計量的混合物穿過催化劑床時，這些反應物僅僅12％反應，這是因為通過與反應生成的甲醇達成平衡，從而終止反應。工業上采用稱為“甲醇環路(loop)”的循環體系作為解決方案。冷卻來自催化劑床的已反應的氣體，甲醇冷凝，和殘留的氣體通過入口再循環到催化劑床中。這一體系的優點是吸收在催化劑場所生成的放熱并攜帶該熱量到外部換熱器上。通過這一技術，最多95％的反應物轉化成甲醇。在最近80年期間，它基本上用于所有開發的甲醇合成中。

這一體系具有缺點。甲醇環管對合成氣的純度具有限制。因此，就在甲醇冷凝之后必須立即從環管中凈化(purge)與合成氣一起喂入到甲醇環管內的惰性物質。被凈化的惰性物質與有價值的反應物緊密混合，所述有價值的反應物在凈化時與惰性物質一起損失。現有技術對這一問題的解決方法是在合成氣的制備過程中降低惰性物質的含量到盡可能低的水平。

在高容量裝置中的現代實踐是使用自熱重整器(ATR)制備合成氣。該器件混合含氧物流與天然氣物流，在重整器容器的頂部部分氧化天然氣。重整器容器的下部含有催化劑，所述催化劑引起氧化的氣體達成化學平衡。在天然氣內的主要成分是甲烷，它轉化成合成氣與H₂O。

使用ATR也是成問題的，因為惰性物質與氧氣一起被引入到天然氣物流內。為了克服這一問題，使用低溫空氣分離(“C-ASU”)，生產具有最低可能惰性物質的氧氣，通常具有約1％-5％惰性物質的氧氣。惰性物質的大部分是N₂和Ar。目前，不存在大容量和在這一范圍內的純度下生產氧氣的可行的替代方法。低溫空氣分離是難以操作的方法，具有高的維護成本，并具有災難性的爆炸歷史。另外，在重整器容器出口內的CH₄充當甲醇環管內的惰性物質。因此，在金屬和陶瓷材料的極端上限的溫度下操作爐膛和重整器，以最小化在合成氣內殘留的CH₄。由于這些原因，該設計昂貴且消耗全部裝置能量的最多80％。

在最近80年來，這一方法因甲醇裝置的合成氣生產部分的投資成本已經遭受了損失。

裝置部分的成本分解

現有技術的甲醇生產方法包括由德國Lurgi?AG?of?Frankfurt制造并銷售的那些。這種現有技術的Lurgi體系公開于歐洲專利0790226B1、美國專利5631302和美國專利5827901中，在此通過參考全文引入。使用甲醇環管的類似體系包括由ICI和Holder-Topsoe使用的那些，其中包括在美國專利Nos.6387963、6881759、6730285、6191175、5937631和5262443以及英國專利Nos.1159035和1272798中所述的那些體系，所有這些在此通過參考全文引入。

還由在氮氣內高的氧化劑物流，例如空氣制備合成氣。這一方法使用分離方法，例如半滲透膜技術分離空氣物流成高氧氣含量的物流和高氮氣含量的物流。然后，高氧氣含量的物流與天然氣反應，產生合成氣，然后將合成氣轉化成甲醇。